В связи с высоким износом основной части машинно-тракторного парка и низким его обновлением, а также высокой стоимостью запасных частей и ремонтов на стороне актуальным становится вопрос о ремонте и восстановлении деталей внутри предприятия [1-6]. Это относится и к цилиндро-поршневой группе, в состав которой входит поршень.

Поршень является одной из основных деталей поршневого двигателя внутреннего сгорания машин, именно он совместно с компрессионными кольцами и гильзой цилиндра обуславливает величину компрессии двигателя, его мощностные характеристики и стабильность работы. Поршень при работе двигателя воспринимает колоссальные нагрузки, совершая возвратно-поступательное движение, формируя условия для выполнения тактов работы ДВС. Соответственно, поршень во время эксплуатации подвержен износу и появлению эксплуатационных дефектов. При дефектации поршней обращают внимание на размеры и состояние посадочных отверстий под поршневой палец, на размеры и состояние самого поршневого пальца, а самое главное на состояние поршневых канавок, выточек на теле поршня под компрессионные и маслосъемные кольца. Как правило, 40-50% поршней бывших в эксплуатации пригодны к эксплуатации при условии надлежащего состояния поршневых канавок [1, 6]. Таким образом, техническое состояние поршневых канавок их макро и микрогеометрия определяют дальнейшую «судьбу» поршня при дефектации.

Главным выбраковочным параметром служит – размер первой поршневой канавки, так как сопряжение первое поршневое кольцо – канавка поршня изнашивается больше, чем другие.

В индивидуальном производстве в таких поршнях работоспособность сопряжения первое поршневое кольцо – канавка поршня может быть восстановлена применением дополнительной ремонтной детали [2-4].

Для этого в предварительно проточенную канавку поршня устанавливают пружинное кольцо в комплекте с поршневым кольцом номинального размера. Размеры пружинного кольца и канавки выбирают из условия обеспечения требуемого зазора между кольцом и канавкой поршня. Пружинные кольца изготавливают из стальной ленты У-7 или У-8 методом навивки с последующей термофиксацией. Толщина ленты должна быть в пределах 0,75…1 мм, а ширина равна размеру дополнительной канавки над первым кольцом. Температура термофиксации 400С° [4-5].

Достоинством данного метода восстановления работоспособности поршней является простота технологического процесса. Недостатком является недолговечность восстановленной части.

С целью увеличения срока службы гильз цилиндров ДВС промышленность выпускает увеличенные ремонтные поршни с наружным диаметром рабочей части больше нормальных на 0,7 мм [6]. Одновременно с этим отработанные поршни увеличенных размеров с незначительными износами наружной цилиндрической поверхности также могут продолжать работать.

Поршни, отвечающие техническим условиям для дальнейшей работы, отправляют на участок механической обработки для проточки с ремонтного размера на нормальный размер. После проточки наружную поверхность поршня шлифуют.

Обрабатывают поршни на токарно-винторезном станке, поршень укрепляют в приспособлении. Приспособление состоит из основания (конус Морзе), цилиндрической части, диска. Диск сделан для упора и центровки при обработке поршней двигателей различных марок [4-5].

Для углубления канавок поршней под компрессионные и маслосъемные кольца используют обычные резцы с пластинами твердого сплава и с шириной режущей грани, точно соответствующей размеру ширины канавок поршневых колец.

При соблюдении технических условий при механической обработке поршней на уменьшенные размеры и точном выполнении слесарно-подгоночных работ поршневые группы будут работать надежно.

Достоинством данного метода является большая экономия т. к. для восстановления работоспособности не требуется дополнительных материалов.

Недостатком является то, что данным методом можно восстанавливать поршневые канавки с небольшим износом.

Также применяют для восстановления поршневых канавок аргонно-дуговую наплавку. Для наплавки используют неплавящиеся вольфрамовые электроды. Их затачивают в виде карандаша. В зону дуги под определенным давлением подается аргон. Дуга разрушает поверхностную оксидную пленку, а аргон предохраняет расплавленный и присадочный материал от окисления. Присадочным материалом может быть проволока или полоса из того же сплава, что и основной материал. Допускается применение алюминиевой проволоки марки АК, содержащей до 5% кремния. Для сварки используют специальные установки УДГ-301, УДГ-501, УДАР-500 [4-5]. Защитный газ в этих установках подается автоматически с помощью электромагнитного клапана. Источником питания служит сварочный трансформатор с дросселем насыщения.

Достоинством является то, что восстановление производится материалом сходным по составу с основным, а так же высокая скорость наплавки.

Недостатком данного способа является наличие высокой температуры в зоне наплавки, что может привести к деформации детали.

Применяется для восстановления геометрии поршневых канавок метод пластического деформирования материала, заключающийся в осаждении наружного диаметра поршня в местах разделения поршневых канавок с последующим выглаживанием высаженного материала. Достоинством данного способа является простота и дешевизна его реализации. К недостаткам относят невозможность многократного восстановления таким способом.

Возможно для восстановления канавок поршней  применение гальванического осаждения покрытий. Метод заключается в формировании на изношенной поверхности поршневых канавок слоя металла осажденного из электролита под действием химических реакций и электрического тока. Метод весьма эффективен при условии обеспечения высокой прочности сцепления осаждаемого покрытия с материалом поршня.

В настоящее время все чаще при восстановлении деталей машин находят полимерные материалы. К сожалению, для восстановления поршней ДВС они пока не подходят ввиду невысокой устойчивости полимеров к высоким температурам и ударно-вибрационным нагрузкам. Но возможно в ближайшем будущем полимерные материалы избавятся от этих недостатков и займут свое место среди технологий восстановления поршней ДВС автомобилей.

1. Захаров, Ю.А. Основные способы упрочнения рабочей поверхности гильз цилиндров двигателей автомобилей [Текст] / Ю.А. Захаров, Л.А. Рыбакова // Молодой ученый. – 2015. – №1. – С. 157-160.
2. Захаров, Ю.А. К вопросу о совершенствовании гальванических способов восстановления деталей мобильных машин [Текст] / Ю.А. Захаров, И.А. Спицын, Е.В. Ремизов, Г.А. Мусатов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2014. – №4(12). – С. 99-104.
3. Захаров, Ю.А. Восстановление металлизацией деталей транспортно-технологических машин и комплексов [Текст] / Захаров, Е.В. Ремизов, Г.А. Мусатов // Молодой ученый. – 2014. – №19. – С. 199-201.
4. Голубев, И.Г. Анализ технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями [Текст] / И.Г. Голубев, В.В. Быков, А.Н. Батищев, В.В. Серебровский, И.А. Спицын, Ю.А. Захаров //  Состояние и перспектива восстановления, упрочнения и изготовления деталей / Сб. материалов. науч.-практ. конф. – Москва: МГУЛ, 1999 – С. 127-128.
5. Голубев, И.Г. Мониторинг технологических процессов восстановления деталей [Текст] / И.Г. Голубев, В.В. Быков, А.Н. Батищев, В.В. Серебровский, И.А. Спицын, Ю.А. Захаров //  Технический сервис в лесном комплексе / Сб. материалов. науч.-практ. конф. – Москва: МГУЛ, 2000.– С.31.
6. Родионов, Ю.В. Производственно-техническая инфраструктура и основы проектирования станций технического обслуживания автомобилей и автотранспортных предприятий: учебное пособие [текст] / Ю.В. Родионов. – Пенза: ПГУАС, 2012. – 267 с.

Все статьи автора «Захаров Юрий Альбертович»